KROMOSOM RAKSASA
KELENJAR LUDAH Drosophila melanogaster
LAPORAN PRAKTIKUM
Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Genetika 1 yang dibimbing olehProf. Dr. A. Duran Corebima, M.Pd
Oleh
Putri Dhamira (100341404624) Rizky Alfarizy (120341421984)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI
PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI Maret 2014
A. Tujuan
Tujuan praktikum pengamatan kromosom politen Drosophila
melanogaster adalah untuk mengetahui dan memahami struktur kromosom
politen Drosophila melanogaster, mengetahui dan memahami bagian-bagian
kromosom politen Drosophila melanogaster, serta mengetahui dan memahami
perbedaan kromosom politen dengan kromosom biasa.
B. Dasar Teori
Kromatin adalah penyusun kromosom yang terdiri dari kompleks DNA yang berasosiasi dengan protein histon. Kromatin berbentuk panjang, tipis, dan terurai sehingga tidak terlihat di bawah mikroskop cahaya (Campbell dkk. 2010: 245). Kromosom adalah struktur pembawa materi genetik yang tersusun atas kromatin yang memendek dan menebal (Rittner & McCabe 2004: 65). Kromosom terkondensasi disuatu bagian dan tidak terkondensasi di bagian lainnya. Bagian yang terkondensasi memiliki banyak salinan sekuen DNA, namun karena berada dalam kondisi terpadatkan, salinan sekuen DNA ini tidak ikut bertanggung jawab untuk mengekspresikan informasi genetik, bagian ini disebut dengan heterokromatin. Heterokromatin tidak mengandung gen-gen yang aktif sehingga tidak melakukan transkripsi (Klug & Cummings 1994: 321). Bagian yang tidak terkondensasi dan berwarna terang akibat tidak mengalami pemadatan disebut dengan eukromatin. Eukromatin mengandung gen-gen yang aktif dan hampir mengandung semua gen yang ditranskripsi, sehingga bagian tersebut menjadi bagian yang aktif melakukan replikasi (Passarge 2007: 280). Kromosom secara umum terdiri dari dua bagian utama yaitu sentromer dan lengan kromosom. Sentromer merupakan bagian yang berfungsi untuk menghubungkan lengan-lengan kromosom (Fairbanks & Andersen 1999: 309).
Berdasarkan letak sentromer, kromosom dibedakan menjadi empat macam, yaitu metasentris, submetasentris, akrosentris, dan telosentris. Metasentris adalah kromosom dengan posisi sentromer tepat ditengah-tengah, sehingga dua lengan terlihat sama panjang. Submetasentris adalah kromosom yang letak sentromernya sedikit menjauhi salah satu lengan kromosom. Akrosentris adalah kromosom yang letak sentromernya berada pada bagian subterminal (di dekat ujung kromosom), sehingga salah satu lengan kromosom terlihat sangat pendek sedangkan lengan yang lain sangat panjang. Telosentris adalah kromosom dengan posisi sentromer pada ujung kromosom, sehingga kromosom hanya terdiri dari satu lengan (Suryo 1994: 10).
Drosophila melanogaster adalah organisme yang memiliki jumlah
tersebut terdiri dari tiga pasang kromosom autosom dan satu pasang kromosom gonosom (kromosom seks). Kromosom politen adalah kromosom raksasa yang ukurannya mencapai 100 kali kromosom biasa pada tubuh Drosophila melanogaster atau sekitar 200-600 mikron. Panjang kromosom politen bisa mencapai 2000 mikron, karena ukurannya yang besar kromosom politen dapat langsung diamati di bawah mikroskop cahaya (Wolfe 1993: 727). Kromosom politen merupakan hasil dari proses endomitosis dan endoreduplikasi. Endomitosis merupakan replikasi yang menghasilkan banyak kromosom yang bergabung, tidak terpisah satu sama lain. Endoreduplikasi merupakan suatu keadaan duplikasi kromosom terus menerus tanpa disertai pembelahan sel pada fase mitotic (Hartl & Jones 2005: 272--273).
Siklus sel normal berlangsung melalui fase G1, S, G2, dan fase mitosis. Fase G1 merupakan fase pertumbuhan. Fase S merupakan fase replikasi DNA. Fase G2 merupakan fase persiapan menuju fase mitotic (Campbell dkk. 2010: 247). Terjadi pengecualian pada siklus sel kromosom politen yaitu fase mitotic tidak dilalui setelah fase S, sehingga menyebabkan terjadinya replikasi DNA secara terus menerus. Hal tersebut menyebabkan penggandaan rantai untai kromosom homolog yang saling bersinapsis dan membentuk kromosom politen dengan ukuran yang sangat besar disertai lengan kromosom yang banyak (Wilkins dkk. 1993: 736).
Kromosom politen memiliki lima lengan panjang dan satu lengan pendek. Lengan tersebut terdiri atas lengan terpanjang yaitu kromosom X, sepasang lengan 2, sepasang lengan 3, dan satu lengan 4. Lengan 2 diberi notasi 2R (right arm) dan 2L (left arm). Lengan 3 diberi notasi 3R (right arm) dan 3L (left arm). Kromosom X, 2R, 2L, 3R, dan 3L mengalami duplikasi sebanyak 20 kali. Kromosom 4 sulit dibedakan karena ukurannya sangat kecil (Suryo 1995: 90--91).
Kromosom politen memiliki bagian-bagian khusus, yaitu band, interband,
puff, kromonemata, dan kromosenter. Bagian yang berbentuk pita spiral dinamakan
kromonemata. Kromonemata merupakan untaian DNA dengan RNA korespondennya serta protein histon (Suryo 1994: 80). Kromosenter adalah tempat bersatunya lima lengan panjang. Bagian yang terlihat menggembung dan tidak menggulung adalah daerah yang aktif melakukan transkripsi disebut dengan puff. Band merupakan bagian yang disebut pita gelap, mengandung heterokromatin, sedikit mengandung gen, dan tidak aktif melakukan transkripsi. Interband merupakan bagian yang disebut pita terang, mengandung eukromatin, banyak mengandung gen, dan aktif melakukan transkripsi (Wolfe 1993: 737).
Kromosom politen dapat ditemukan pada larva serangga diptera contohnya
Drosophila melanogaster, yaitu pada bagian kelenjar saliva, pertengahan lambung,
proventrikulus, tubulus malphigi, dan rektum. Tumbuhan tertentu juga memiliki kromosom politen, seperti Pisum sativum (Klug & Cummings 1994: 41). Beberapa lalat dewasa juga memiliki kromosom politen pada sel-sel di telapak kakinya. Dua kelompok serangga seperti Collembola dan jangkrik memiliki sel yang mengandung kromosom dengan ukuran besar seperti kromosom politen. Kromosom dengan penampilan serupa juga terjadi pada tahap pengembangan makronukleus protozoa dan di embrio tangkai pada tanaman berbunga (Wolfe 1993: 736).
Drosophila melanogaster memiliki kromosom politen untuk memenuhi
kebetuhan sel pada larva yang membutuhkan banyak protein (Fairbanks & Andersen 1999: 308). Protein tersebut digunakan untuk melanjutkan pertumbuhan Drosophila
melanogaster menjadi lalat dewasa (Suryo 1995: 78). Kromosom politen mengandung
banyak sekali salinan molekul DNA yang telah direplikasi beberapa kali sehingga memberikan salinan tambahan DNA untuk transkripsi dan produksi protein semakin banyak (Fairbanks & Andersen 1999: 308).
Kromosom politen digunakan sebagai model dalam berbagai penelitian kromosom. Kromosom politen juga dapat diaplikasikan untuk mengidentifikasi perubahan struktur kromosom, mengetahui perbedaan evolusi antar spesies, mengetahui peristiwa transkripsi akibat adanya ekspresi gen, dan mengetahui perubahan lingkungan terhadap kromosom (Klug & Cummings 1994: 41).
C. Alat dan Bahan
1. Alat
a. Kaca benda
b. Kaca penutup
c. Mikroskop cahaya
d. Mikroskop stereo
e. Jarum pentul
2. Bahan
a. Larva Drosophila melanogaster instar 3
b. Larutan NaCl 0,9 %
c. Larutan FAA
d. Acetokarmin
D. Prosedur Kerja
E. Hasil Pengamatan
Mengambil larva Drosophila melanogaster instar 3, kemudian
meletakkannya di atas kaca benda, setelah itu menetesinya dengan
larutan fisiologis NaCl 0,9 %.
Memisahkan kepala dan badan Drosophila melanogaster menggunakan
dua jarum pentul.
Apabila badan dan kepala Drosophila melanogaster sudah terpisah
dilanjutkan dengan mencari kelenjar ludah pada bagian kepala,
kelenjar ludah ini berbentuk seperti ginjal transparan, sedangkan
bagian badannya dibuang.
Apabila badan dan kepala Drosophila melanogaster sudah terpisah
dilanjutkan dengan mencari kelenjar ludah pada bagian kepala,
kelenjar ludah ini berbentuk seperti ginjal transparan, sedangkan
bagian badannya dibuang.
Memisahkan kelenjar ludah dengan lemak-lemak disekitarnya,
kemudian menetesinya dengan larutan FAA, sampai kelenjar ludah
tadi berwarna putih, setelah itu menetesinya dengan acetokarmin lalu
menutup dengan kaca penutup dan mengamati di bawah mikroskop
untuk menemukan kromosom raksasa.
Giant chromosome
Gambar. Kromosom raksasa pada kelenjar ludah Drosophila melanogaster
strain N. Perbesaran: 40x10
F. Pembahasan
Kelenjar saliva atau kelenjar ludah Drosophila melanogaster
digunakan dalam praktikum pengamatan kromosom politen karena
mengandung seribu kali DNA lebih banyak dari kromosom biasa dan setiap
kromosom politen dibuat dari banyak untai DNA. Tidak semua DNA
bereplikasi bersamaan saat pembentukan kromosom politen, beberapa masih
tetap pada tahap diploid. Kromosom politen pada kelenjar saliva mengalami
replikasi sebanyak 10 kali, sedangkan pada tubulus malphigi bereplikasi
sebanyak 6 kali, dan pada lambung mengalami replikasi sebanyak 9 kali
(Wolfe 1993: 736-737).
Praktikum pengamatan kromosom politen menggunakan larva instar
III Drosophila melanogaster karena beberapa alasan. Alasan pertama adalah
tubuh larva instar III Drosophila melanogaster transparan sehingga mudah
untuk diisolasi. Alasan kedua organ tubuh larva instar III Drosophila
melanogaster telah lengkap. Alasan ketiga adalah larva instar III Drosophila
melanogaster memiliki banyak kromosom politen (Wilkins 1993: 85--86).
Berdasarkan literatur, kromosom politen terdiri dari 4 lengan yang
sama panjang, 1 lengan pendek, kromosenter, band, interband, dan puff (Wolfe
1993: 737). Hasil yang kelompok kami dapatkan adalah kami tidak
menemukan kromosom politen. Hal tersebut dikarenakan kekurangtelitian
dalam melakukan isolasi kelenjar ludah. Pada gambar kromosom politen yang
ditemukan oleh kelompok 11, hanya bisa diamati band dan interband saja.
Bagian lain dari kromosom tidak bisa diamati dengan baik, hal ini bisa
disebabkan oleh berbagai faktor, salah satunya, kesalahan praktikan dalam
membuat preparat.
Bagian yang banyak terkondensasi pada kromosom politen memiliki
banyak salinan sekuen DNA tetapi karena berada dalam kondisi terpadatkan,
DNA tidak bisa diakses oleh sel yang bertanggung jawab untuk
mengekspresikan informasi genetik yang dikodekan dalam DNA, bagian
tersebut bernama heterokromatin. Heterokromatin berwarna gelap karena
berada dalam kondisi yang terpadatkan. Heterokromatin tidak aktif dalam
melakukan transkripsi karena tidak mengandung gen-gen yang aktif (Klug &
Cummings, 1994: 321). Eukromatin adalah bagian yang tidak terkondensasi
dan terlihat berwarna terang. Hal tersebut terjadi karena eukromatin tidak
mengalami pemadatan. Eukromatin mengandung gen-gen yang aktif dan
hampir mengandung semua gen yang ditranskripsi sehingga menjadi bagian
yang aktif dalam melakukan replikasi (Wolfe 1993: 553).
G. Diskusi
Berikut adalah hasil diskusi dari beberapa pertanyaan yang diajukan pada
saat pengamatan.
1. Mengapa kromosom yang diamati disebut sebagai kromosom raksasa?
Jawab:
Disebut kromosom raksasa karena ukuran dari kromosom ini leboh besar bila
dibandingkan dengan ukuran kromosom normal. Selain itu, kromosom ini
teramati pada fase interfase, dimana kromosom normal tak terlihat. Dan dalam
satu kromosom raksasa dapat terdiri dari 500 ikatan DNA atau lebih.
2. Bagaimana bentuk kromosom raksasa tersebut?
Jawab:
Bentukan kromosom ini linear dengan pita gelap terang saling berselingan.
3. Apakah makna pita gelap terang ditinjau dari struktur dan fungsinya?
Jawab:
Kromosom raksasa ini terdiri dari dua daerah yaitu daerah pita yang gelap dan
pita terang (interband) yang terletak berselang-seling secara bergantian. Pada
daerah pita yang gelap terdapat banyak DNA. Pada daerah ini, kromatin
mengalami kondensasi atau pelipatan secara maksimal yang disebut sebagai
heterokromatin yang berperan aktif pada saat terjadi pembelahan.
Heterokromatin adalah gen yang tidak terekspresi. Sedangkan pada interband
atau pita terang tidak terjadi kondensasi. Pada pita terang ini terdapat
eukromatin (gen yang tidak diaktifkan).
4. Mengapa ketika dalam praktikum dilakukan, seringkali kromosom raksasa
tidak teramati? Jelaskan!
Jawab:
Terdapat beberapa kemungkinan yang dapat terjadi, diantaranya karena larva
yang digunakan dalam pengamatan berusia di bawah instar 3, sehingga masih
terlalu kecil untuk diamati. Kedua, kromosom raksasa ini terlihat saat fase
interfase. Ada kemungkinan pada saat pengamatan, kromosom tidak saat
mengalami interfase, melainkan fase lainnya.
H. Kesimpulan
Kromosom politen adalah kromosom raksasa yang ukurannya bisa mencapai 100 kali dari kromosom biasa. Berdasarkan hasil praktikum kromosom politen ditemukan pada kelenjar ludah larva instar III Drosophila melanogaster. Berdasarkan hasil praktikum yang didapatkan dari kelompok 11 struktur kromosom politen Drosophila
melanogaster hanya dapat diamati bagian band dan interband saja. Bagian kromosom
politen Drosophila melanogaster terdiri dari kromosenter, puff, band, dan interband. Kromosenter adalah tempat bersatunya kelima lengan kromosom. Puff adalah bagian pada kromosom politen yang tidak menggulung dan terlihat menggembung. Perbedaan antara kromosom politen dan kromosom biasa terletak pada ukuran dan struktur kromosom.
Campbell, N.A., J.B. Reece & L.A. Urry. 2010. Biologi. Ter. dari Biology oleh Wulandari, D.T., Erlangga, Jakarta: xi + 486 hlm.
Fairbanks, D.J. & W.R. Andersen. 1999. Genetics: The Continuity of Life.
Brooks/Cole Publishing Company, California: xix + 820 hlm.
Hartl, D.L., E.W. Jones. 2005. Genetics: Analysis of Gene and Genomes, 6th ed. Jonesand Bartlett Publishers, Inc., USA: xxv + 854 hlm.
Klug, W.S. & M.R. Cummings. 1994. Concepts of Genetics. 4th ed. Prentice Hall Inc., Engelwood Cliffs: xvi + 779 hlm.
Passarge, E. 2007. Color Atlas of Genetics. Appl Aprinta Inc., Germany: x + 497 hlm.
Rittner, D. & McCabe, T. L. 2004. Encyclopedia of Biology. Facts On File, Inc., New York: xiv + 400 hlm.
Suryo, H. 1995. Sitogenetika. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta: xiv + 446 hlm.
Suryo. 1995. Sitogenetika. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta: xvi + 446 hlm.
Wilkins, Adam. 1993. Genetic Analysis of Animal Development, 2nd ed. Willey-Liss, Inc., New York: xv + 546 hlm.
Wolfe, S.L. 1993. Molecular and Cellular Biology. Wadsworth, Inc., California: xviii + 1145 hlm.
